1.5 电势差及其与电场强度的关系 分层同步练习-2025-2026学年高二上学期物理粤教版必修第三册

第五节　电势差及其与电场强度的关系 一、必备知识基础练 题组一　电势差 1.(多选)研究电场中某一问题时,下列物理量中与电势零点选取无关的是(　　) A.电势差 B.电势 C.电势能 D.电场强度 2.电场中A、B两点的电势差UAB=10 V.将一电荷量q=+2×10-11 C的点电荷从B点移到A点,电场力做功为(　　) A.2×10-12 J B.-2×10-12 J C.5×10-11 J D.-2×10-10 J 3.如果在某电场中将电荷量为5.0×10-4 C的正电荷由A点移到B点,电场力做功2.0×10-3 J,该电荷仅受电场力,则(　　) A.该电荷在B点的动能比在A点的动能小2.0×10-3 J B.该电荷在B点的电势能比在A点的电势能大2.0×10-3 J C.A、B两点间电势差为-4 V D.若在A、B两点间移动一个电荷量为1.0×10-4 C的负电荷,此电荷将克服电场力做功4.0×10-4 J 题组二　电势差与电场强度的关系 4.某匀强电场的等势面分布如图所示,每相邻两等势面相距2 cm,该匀强电场的电场强度为E,则(　　) A.E=10 V/m,竖直向下 B.E=100 V/m,竖直向上 C.E=100 V/m,水平向左 D.E=10 V/m,水平向左 5.(2025重庆高一期中)匀强电场的方向平行于xOy平面,平面内a、b、c三点位置如图所示,电势分别为0、8 V、6 V,则(　　) A.坐标原点O处的电势为0 B.电子从a点运动到b点的过程中,电场力做功为8 eV C.电子从a点运动到b点的过程中,电势能增大 D.该匀强电场的电场强度大小为 V/m 6.如图甲所示,跨步电压触电是指人在高压输电线路附近,因双脚底形成电势差而引起的触电事故.某同学不慎靠近了一落地的高压电线,其两脚间形成的电势差与电流入地点之间的距离关系如图乙所示,下列说法正确的是(　　) A.为了安全,该同学应大踏步走向电流入地点 B.为了安全,该同学应大踏步远离电流入地点 C.若地面导电性能均匀,离电流入地点越远,电势降落得越快 D.若地面导电性能均匀,绕电流入地点做圆周运动,不会造成跨步电压触电 二、关键能力提升练 7.如图甲所示,高大建筑物上通常都装有避雷针,雷雨天气时避雷针发生尖端放电现象,使建筑物避免雷击.图乙是某次避雷针上方有带电云层时避雷针附近的电场线分布,电场线关于直线ac对称,且Lab=Lbc.下列说法正确的是(　　) A.接近建筑物的雷雨云带正电 B.因Lab=Lbc,所以ab间电势差Uab等于bc间电势差Ubc C.c点的电场强度大于a点的电场强度 D.若将电子从图中d点由静止释放,它可能沿电场线运动 8.(2025河南卷)如图所示,在与纸面平行的匀强电场中有a、b、c三点,其电势分别为6 V、4 V、2 V;a、b、c分别位于纸面内一等边三角形的顶点上.下列图中箭头表示a点电场的方向正确的是(　　) 9.近年来,纺织服装作为汕头“三新两特一大”产业中的特色产业之一,已经形成了完整的产业链,织布是其中重要的一环.现代纺纱织布采用的是静电技术,即利用高压静电场使单纤维两端带异种电荷,在电场力作用下使纤维伸直、平行排列和凝聚的纺纱工艺.如图为高压静电场分布的简图,下列说法正确的是(　　) A.虚线可能是等势线 B.电场强度EC<EB<EA C.在C点静止释放一电子,它将在电场力作用下沿着虚线CD运动 D.负电荷在C点的电势能大于其在A点的电势能 10.(2025湖北恩施高一期末)如图所示,圆心为O的圆处于匀强电场中,电场方向与圆平面平行,ac为圆的直径,b为圆周上的一点,ab与ac夹角为30°,圆的半径为2 cm,已知a、b、O三点电势分别为3 V、-3 V、1 V.若在纸面内从a点沿不同方向发射动能为6 eV的电子,不计电子重力,不考虑电子间的相互作用力.下列说法正确的是(　　) A.b点电势比c点高 B.电场强度大小为100 V/m C.电子不可能到达b点 D.圆周上任意两点间电势差的最大值为10 V 11.(多选)在方向水平向左、大小E=100 V/m的匀强电场中,有相距d=2 cm的a、b两点,现将一电荷量为q=3×10-10 C的试探电荷由a点移至b点,该电荷的电势能变化量绝对值可能是(　　) A.0 B.6×10-11 J C.6×10-10 J D.6×10-8 J 三、核心素养拔高练 12.如图所示,带有等量异种电荷、相距10 cm的平行板A和B之间有匀强电场,电场强度E=2×104 V/m,方向向下.电场中D点距A板2 cm,C点距B板3 cm.已知电子电荷量为1.6×10-19 C. (1)求D、C两点间的电势差UDC,并说明哪一点电势高. (2)如果把A板接地,求C点电势φC. (3)把一个电子从D点移动到C点,电场力所做的功是多少? (4)如果使电子从D点先移到P点,再移到C点,电场力做的功是否会发生变化?做了多少功? 参考答案 1.AD　解析 电势和电势能都与电势零点选取有关,而电势差和电场强度与电势零点选取无关.故选A、D. 2.D　解析 根据电场力做功的计算公式可得,将点电荷从B点移到A点,电场力做功为W=qUBA,而UBA=-UAB=-10 V,代入数据解得W=-2×10-10 J,故选D. 3.D　解析 该电荷由A点移到B点,电场力做正功,动能增加,电势能减少,故A、B错误;A、B两点间电势差UAB==4 V,故C错误;在A、B两点间移动一个电荷量为1.0×10-4 C的负电荷,电场力做功W=q'UAB=-1.0×10-4×4 J=-4.0×10-4 J,故D正确. 4.C　解析 根据匀强电场电场强度的表达式可知该匀强电场电场强度的大小为E= V/m=100 V/m,电场强度的方向与等势面垂直,由高电势指向低电势,所以电场方向为水平向左.故选C. 5.B　解析 四边形Oabc为矩形,根据匀强电场中电势差和电场强度的关系可得Uab=UOc,即φa-φb=φO-φc,解得坐标原点O处的电势为φO=-2 V,故A错误;电子从a点运动到b点的过程中,电场力做功为W=(-e)Uab=(-e)(0-8) eV=8 eV,选项B正确;电子从a点运动到b点的过程中,电场力做正功,电势能减小,选项C错误;根据电场强度概念可知Ex= V/m=125 V/m,方向沿x轴负向,Ey= V/m= V/m,方向沿y轴负向,可知电场强度E= V/m,选项D错误. 6.D　解析 步幅越大,两脚之间的电势差越大,越容易造成跨步电压触电,故A、B错误;离电流入地点越远,电势变化的曲线斜率越小,故电势降落得越慢,故C错误;若地面导电性能均匀,则以电流入地点为圆心的圆周上各点均为等势点,绕电流入地点做圆周运动,不会造成跨步电压触电,故D正确. 7.A　解析 由电场线分布可知,接近建筑物的雷雨云带正电,A正确;电场线越密集则电场强度越大,c点的电场强度小于a点的电场强度,ab段的平均电场强度大于bc段的平均电场强度,根据U=Ed,又Lab=Lbc,所以ab间电势差Uab大于bc间电势差Ubc,B、C错误;d点处的电场线为曲线,则若将电子从图中d点由静止释放,它不可能沿电场线运动,D错误. 8.C　解析 匀强电场中电势沿电场线方向均匀下降,故ac边中点d的电势为4 V,bd连线为等势线,电场方向与等势线垂直,且电势沿着电场线方向降低,故匀强电场方向由a指向c,C正确. 9.D　解析 电极是等势体,其表面是等势面,根据电场线与等势面垂直可知虚线应是电场线,故A错误;由电场线的疏密表示电场强度的大小可知EA<EB<EC,故B错误;电场线是曲线,在C点静止释放一电子,在电场力作用下不会沿着虚线CD运动,故C错误;电场线由高压电源的正极到负极,所以A点的电势高,C点的电势低,由电势能公式Ep=qφ可知,负电荷在C点的电势能大于其在A点的电势能,故D正确. 10.C　解析 根据φa-φO=φO-φc,得φc=-1 V,而φb=-3 V<φc,故A错误;由图可知 可得Uab=φa-φb=6 V,Ucb=φc-φb=2 V,其中lab=2Rcos 30°=2 cm,lcb=2Rsin 30°=2 cm,故E1==100 V/m,E2==100 V/m,故E==200 V/m,且tan α=,故α=30°,电场沿Ob方向.假设电子能通过b点,设动能为Ekb,且(-e)φa+6 eV=Ekb+(-e)φb,得Ekb=0,由于电子在电场力作用下由a到b只可能做曲线运动,速度不可能减为0,故B错误,C正确;根据φd-φO=φO-φb,得φd=5 V,d点为圆周上电势最高点,d、b两点电势差最大值为φd-φb=8 V,故D错误. 11.ABC　解析 当a、b两点连线与电场线垂直时,电场力对电荷不做功,电荷的电势能变化量最小,为零,当a、b两点连线与电场线平行时,电场力做功的绝对值的最大值为Wmax=Uq=Edq=100×2×10-2×3×10-10 J=6×10-10 J,则电荷的电势能变化量绝对值的范围为0≤≤6×10-10 J,故选A、B、C. 12.解析 (1)D、C两点的距离为 d=10 cm-2 cm-3 cm=5 cm D、C两点间的电势差 UDC=Ed=2×104×5×10-2 V=1 000 V D点电势高于C点电势. (2)在匀强电场中,根据公式U=Ed 可得UAC=EdAC=φA-φC 其中dAC=10 cm-3 cm=0.07 m 又φA=0 解得φC=-1 400 V. (3)电子从D点移到C点,电场力做功 WDC=-eUDC=-1.6×10-16 J. (4)电场力做功与路径无关,与初末位置有关,所以两个过程中电场力做功一样 WDC'=-eUDC=-1.6×10-16 J. 答案 (1)1 000 V　D点电势高于C点　(2)-1 400 V　(3)-1.6×10-16 J　(4)不会　-1.6×10-16 J 8 学科网（北京）股份有限公司 $